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物理学上空的两朵乌云,物理学晴空的两朵乌云

  • 物理
  • 2023-08-20

物理学上空的两朵乌云?第一朵乌云出现在光的波动理论上。第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上,英国著名物理学家威廉.汤姆生(即开尔文男爵)发表了新年祝词。那么,物理学上空的两朵乌云?一起来了解一下吧。

物理学的大厦已经落成两朵乌云

19世喊谈纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上,英国著名物理学家威廉.汤姆生(即开尔文男爵)发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作。

同时,他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思地讲道:“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了,”“第一朵乌云出现在光的波动理论上,”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。威廉.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云滚拦》的文章。他所说的第一朵乌云,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说的第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家,是一位颇有影响的物理学权威,他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况,反映了当时物理学界的主要思潮。

物理学发展到19世纪末期,可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。

物理大厦两朵乌云后来谁解决

第一朵乌云出现在光的波动理论上,----迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说

光波为什么能在真空中传播?它的传播介质是什么?物理学家给光找了个传播介质―“以太”,肯定了“以太”的存在,新的问题又产生了:地球以每秒30公里的速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来,同时,它也必须对光的传播产生影响.这个问题的产生,引起人们去探讨“以太风”存滑族在伍陆与否.为了观测“以太风”是否存在,迈克耳逊)与莫雷合作,在克利夫兰进行了一个著名的“迈克耳逊-莫雷实验”,但是实验结果和却以太漂移说相矛盾.使科学家处于左右为难的境地.他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论.如信橘弊果他们不敢放弃以太,那末,他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说.

第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上.——黑体辐射与“紫外灾难”.

19世纪末,卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关.为了解释黑体辐射实验的结果,物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量,建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式.但是,这个公式推出,在短波区(紫外光区)随着波长的变短,辐射强度可以无止境地增加,这和实验数据相差十万八千里,是根本不可能的.所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”.它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败,所以这也是整个经典物理学的“灾难”.

普朗克提出能量是一份一份的,解决了第一朵乌云

爱因斯坦提出光量子,解决第二朵乌云

然后出现了相对论和量子理论,也就出现了一大团乌云,比原来更密布

量子力学的两朵乌云

第一朵乌云出现在扮派光的波动理论上。迈克耳逊,莫雷实验与厅如贺以太说光波为什么能在真空中传播?它的传播介质是什么?物理学橡毕家给光找了个传播介质以太,肯定了以太的存在,新的问题又产生了:地球以每秒30公里的速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒30公里的以太风迎面吹来,同时,它也必须对光的传播产生影响。

第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦,玻尔兹曼理论上。黑体辐射与紫外灾难。19世纪末,卢梅尔等人的著名实验黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关。为了解释黑体辐射实验

物理大厦两朵乌云 量子力学

物理学上空的两朵“乌云”

热力学泰斗开尔文男爵威廉·汤姆森,在物理学完善里传统力学三大体系(经典力学、经典电动力学、经典热力学),在一个演讲中说“在已经基本建成的物理学大厦中,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了……但是,在物理学晴朗的天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云”

这便是当时两个物理学上还未解决的难题。它们分别是:

一、光的传播应该是有一种叫“以太”的介质;

二、黑体辐射实验结果,与理论预测不一致。

然后正是这两朵小小的乌云,动摇了传统物山扒春理学的地基,甚至开启了物理学冰山之下的探索——量子力学。

这两朵乌云,开启了两个分支

一、麦克尔-莫雷实验为了证实以太存在,但却发现光的传播不需要介质,且光速不变。后来爱因斯坦以此为基础,提出相对论。

二、黑体,即它不反射别的光,它发出的均来之它自身的光,太阳、烧红的烙铁、黑暗中的人此羡体,这些都可近似为黑体。黑体发出的光是由它热量导致的,也就是热辐射。

物理学未能找到理论去解释黑体的发光曲线,普朗克通过拼凑公式的方法,找到了符合的“普朗克黑体公式”——E=hf,

其中f为频率,h为普朗克常数——h=6.626x10^(-34)焦耳•秒

有了公式,如何去解释呢。

两朵乌云量子力学和相对论

第一朵乌云,主要是指A.迈克尔孙实验结果和以太漂汪友早移说相矛盾;第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果困雀,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出.

第一朵乌云告谨导致了相对论的诞生,第二多乌云导致了量子力学的诞生

以上就是物理学上空的两朵乌云的全部内容,第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦,玻尔兹曼理论上。黑体辐射与紫外灾难。19世纪末,卢梅尔等人的著名实验黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关。

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